生物进化理论主要内容

1、第2节现代生物进化理论的主要内容,探究活动（一）,情景：如果在灰色翅（基因型为aa)昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（Aa)的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。,讨论题目：1.根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点该绿色个体能生存下去吗？该个体能永远生存下去吗？2.如果该绿色个体能很好的生活下来，它体内的A基因仅凭它自己能否遗传下去？那怎样才能传递给后代？3、如果Aa与其他个体交配生殖，后代都是绿色吗？,自然界中，没有哪一个体是长生不死的,个体的基因型也会随着个体的死亡而消失，但决定表现型的基因却可以通过有性生殖在群体中来传给后代.,不一定，后代会出现灰色个体,某个体有利变异的基因只有

2、在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有利变异个体的后代还会出现不利性状，所以生物的进化仅仅研究个体的表现型是否与环境适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化。,种群：,生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群,思考？,1.一片草地上的全部蛇。2.我国长江流域的全部白鳍豚。,一个种群中的个体是机械地集合在一起吗？,一个种群中的个体是能自由交配、繁殖的，因此种群是生物繁殖和进化的基本单位,（一）种群是生物进化的基本单位,探究活动（二）,1.什么是基因库？基因频率的含义是什么？,一个种群中全部个体所含有的全部基因叫这个种群的基因库。,在基因库中，某基因占控制此性状全部等位基因数的比率叫做基

3、因频率。,在一个种群中，某基因型个体占全部个体的比率。,基因型频率：,基因频率,=,某基因总数,全部等位基因的总数,X,100%,有关基因频率的计算,1常染色体遗传方面的基因频率计算通过基因型计算基因频率基因频率=种群中该基因的总数种群中该等位基因的总数。例3：从某个种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。就这对等位基因来说，每个个体可以看做含有2个基因。那么，这100个个体共有200个基因，其中，A基因有230+60=120个，a基因有210+60=80个。于是，在这个种群中，A基因的频率为：120200=60%a基因的频率为：80200=40

4、%,A的频率=,=,60%,a的频率=,=,40%,A基因数=23060=120个,a基因数=60210=80个,控制此性状的等位基因总数200个,2x30+60,200,=,有关基因频率的计算,通过基因型频率计算基因频率一个等位基因频率=该等位基因纯合子的频率+1/2杂合子的频率例4：从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占24%，基因型为Aa的个体占72%，基因型为aa的个体占4%，基因A和基因a的频率分别是()A.24%72%B.36%64%C.57%43%D.60%40%【解析】根据题意，按方法一计算：在100个个体中，AA占24个，Aa占72个，aa占4个，即

5、在200个基因中，A的基因有22472=120个，基因频率为120200=60%，a的基因频率为40%。按基因型频率计算：A=AA1/2Aa=24%1/272%=60%a=aa1/2Aa=4%1/272%=40%,有关基因频率的计算,D,遗传平衡状态,3.用运用遗传平衡公式计算基因频率：数学方法讨论基因频率的改变群体满足以下五个条件：昆虫群体数量足够大，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入与迁出，AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用）也没有基因突变和染色体变异。满足以上条件则说明该种群处于：,有关基因频率的计算,运用遗传

6、平衡公式计算基因频率：例5：在某一个种群中，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示）占16%，那么该种群的AA、Aa基因型个体出现的概率分别为：A.0.36、0.48B.0.36、0.24C.0.16、0.48D.0.48、0.36【解析】第一步已知隐性性状者即aa的基因型频率为16%，那么a基因的频率为0.4、A的基因频率为1-0.4=0.6。第二步将其看作在理想的状态下，运用遗传平衡公式进行计算：AA%=A%A%=0.60.6=0.36；Aa%=2A%a%=20.60.4=0.48答案为A,有关基因频率的计算,在有性生殖过程中，如果符合遗传平衡，产生的雌雄配子：,A60%,A60%,

7、a40%,a40%,36%,24%,16%,AA,Aa,Aa,24%,aa,36%,48%,16%,60%,40%,36%,16%,48%,60%,60%,40%,40%,（2）分析各代基因频率相同吗？基因型频率呢？这有什么前提条件吗？,36%,48%,16%,基因频率亲本与子代相同，基因型频率从子一代开始就稳定下来了，,但是需要满足5个前提条件,为什么？,如果一个种群符合下列条件：群体数量足够大，全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入与迁出，没有自然选择也没有基因突变和染色体变异。,那么，这个种群的基因频率（包括基因型）就可以一代代稳定不变，保持平衡。,（p+q）2=p2+2pq

8、+q2=AA+2Aa+aa=1p+q=1；AA=p2；Aa=pq；aa=q2；,如果用p代表A基因的基因频率，q代表基因a的频率，那么,遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）,（3）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？,遗传平衡所指的种群是理想种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。,2.伴X遗传方面的基因频率计算这类题目的特殊点是：X染色体总数的正确计算，因为男性中只有一个X染色体，所以计算男性X染色体总数时不需要乘以2，这样就能够得出正确的结果。,有关基因频率的计算,例：对某校学生进行色盲遗传病调查研究后发现：780名女生中有患者23人、携

9、带者52人；820名男生中有患者65人，那么该群体中色盲基因的频率是()A.4.4%B.5.1%C.6.8%D.10.2%【解析】色盲是伴X染色体隐性遗传，女性色盲患者的基因型是：XbXb，女性携带者的基因型是：XBXb，男性色盲患者的基因型是：XbY。(男性无携带者)根据题意，780名女生中有患者23人、携带者52人，因此女性中Xb占：23252=98；820名男生中有患者65人，因此男性中Xb占：65Xb基因总数：9865163这样，该校学生中的X染色体总数是：78028202380，这样该群体中色盲基因的频率就是：163/2380=6.8%。答案选C(容易会误算成(780820)2320

10、0，结果得出5.1%这一错误结论，而选B),有关基因频率的计算,种群是生物进化的基本单位,种群的概念：,基因库的概念：,基因频率,概念：,计算方法,生活在一定区域内的同种生物的全部个体,一个种群中全部个体的全部基因,一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率,总结,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。,可遗传变异是生物进化的原材料，没有可遗传变异，生物就不可能进化,但是可遗传变异是怎么产生的？真是搞不明白啊！,可遗传变异来源：基因突变，基因重组和染色体变异。其中基因突变和染色体变异统称为突变。,思考：生物自发突变的频率很低，且

11、大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？,例果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是105，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？,2104105,个体,108,种群,=2107,（二）突变和基因重组产生进化的原材料,取决于生物的生存环境,某海岛上的昆虫出现残翅和无翅类型,？影响基因频率的因素：,突变、基因重组、自然选择,基因频率的改变,生物的进化,生物进化过程实质：,种群基因频率发生变化的过程,突变,许多等位基因,基因重组,许多基因型,大量可遗传的变异,No!变异是随机的，不定向的,那,谁决定的呢?,形成了进化的原材料,

12、（1）根据前面所学的你能做出假设吗？,探究活动（三）“探究自然选择对种群基因频率的影响”,s,s,自然选择可以使种群的基因频率定向改变,s,s,探究活动（三）,2）用数学方法来讨论一下桦尺蠖基因频率变化的原因。1870年英国曼彻斯特桦尺蠖的基因型频率为SS10%；Ss20%；ss70%，在树干变黑这一环境条件下假如树干变黑不利于桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，以后的几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少呢？,70.7%,26%,29.2%,14.7%,56.1%,60.9%,26.1%,73.9%,29.3%,13.1%,升高,降低,(3)在

13、这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？,(4)在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？,变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加。,许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食,天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因,变异是不定向的,自然选择定向,不利变异被淘汰,有利变异逐渐积累,种群的基因频率发生定向改变,生物朝一定方向缓慢进化,自然选择决定生物进化的方向,自然选择对种群基因频率的影响,原因：淘汰不利变异基因、积累有利变异基因结果：使基因频率定向改变。,结论：自然选择决定生物进

14、化的方向,自然选择对种群基因频率的影响,从上面的分析可知，引起种群基因频率改变的因素是：基因突变、基因重组、迁出迁入率和自然选择。生物进化的实质就是：自然选择引起的种群基因频率发生定向改变的过程。,二、隔离与物种的形成,（一）物种,物种：指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物，简称“种”。,全世界的人都是一个物种吗？,人都是一个物种，无论白人黑人黄种人结婚，都能产生具有生殖能力的后代。,马跟驴是一个物种吗？,地理隔离:,不同物种之间一般是不能够相互交配的，即使交配成功，也不能够产生可育的后代，这种现象叫生殖隔离。,生殖隔离：,由于地理上的障碍使得同种生物的不同种群间不能够发生基因

15、交流的现象。,（二）隔离,种类,指不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象。,概念：,东北虎和华南虎之间存在什么隔离？,马和驴之间存在什么隔离？,它们之间还能自由交配并产生可育的后代吗？,资料分析一(P119),（三）隔离在物种形成中的作用,生活在峡谷北侧的种群发生了突变，由于突变的随机性，同样的突变没有发生在峡谷南侧的种群中。由于这两个种群被河流隔开，彼此没有交配的机会，也就是没有基因的交流，所以两个种群发生明显的分化，有可能演变成两个物种。拓展题提示：雄虎和雌狮杂交生出的后代是虎狮兽，雄狮和雌虎杂交生出的后代是狮虎兽。目前还没有虎狮兽和狮虎兽交配并生出可育后代的证据。,1.设想

16、南美洲大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群。这两个种群的个体数量都不多。它们的基因频率一样吗？,由于这两个种群的个体数量都不够多，基因频率可能是不一样的。,资料分析二,不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗？,不一样。因为突变是随机发生的。,对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化会产生什么影响？,不同岛屿的地形和植被条件不一样，因此环境的作用会有差别，导致种群基因频率朝不同的方向改变。,如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？,不会。因为个体间有基因的交流。,地理隔离,生殖隔离,长期,加拉帕戈斯群岛的地雀,由于地理隔

17、离而形成生殖隔离，形成了不同的物种。其过程十分缓慢!,物种形成的比较常见的方式：,不同小岛上的植被不同，果实大小不同所致。,自然选择2,自然选择1,地理隔离,物种形成的比较常见的方式：,原种,变异1,变异2,变异类型1,变异类型2,新物种,新物种,生殖隔离,新物种的形成，是否都需要经过地理隔离？,多倍体的形成不需经地理隔离。,注意：有时无需地理隔离也能形成新物种,在自然界里还存在另一种物种形成方式，它往往只需要几代甚至一代就完成了，而且不需经过地理隔离。例如，多倍体植物的形成就是如此。自然界里几平将近一半的被子植物和某些栽培作物就是这样形成的。,ABCD代表什么？,P122技能训练1.假说甲：

18、红褐色鱼和金黄色鱼起源于同一种灰色鱼。假说乙：湖中原来只有红褐色鱼，湖中原来只有金黄色鱼，发洪水时，这两个湖中的鱼发生混杂在一起。2.假说甲没有考虑隔离在物种形成中的作用，也没有考虑洪水的作用。3.这一证据支持假说乙。4.如果红褐色鱼和金黄色鱼不能杂交，或杂交后不能产生可育后代，说明它们不是一个物种。,三、共同进化与生物多样性的形成,（一）、共同进化,任何一个物种都不是单独进化的。1、共同进化的实例：生物与生物之间。例：兰花和专门给它传粉的昆虫。猎豹与鹿。,三、共同进化与生物多样性的形成,捕食者所捕食的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进种群发展的作用。,“精明的捕食者”策略

19、：捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。,“收割理论”：捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。,捕食者的存在是否对被捕食者有害无益？,共同进化还有生物进化与无机环境变化的关系,淘劣保优，双向选择。控制个体数量，有利多样性发展。,2、捕食等在共同进化中的作用,例生物的新陈代谢类型由原始异养厌氧自养厌氧自养需氧。,生物进化历程示意图,不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。,通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统，也就是形成了生物的多样性,3、共同进化的概念,4、原因：生物与生物之间的相互选择，生物与无机环境之间的相互影响。,(二)生物多样性的形成,1、内容：,基因多样性物种多样性生态系统多样性（3层次）,2、形成生物多样性的原因：,长期自然选择、共同进化达到结果,3、研究生物进化的主要依据：,化石,生物的进化历程可概括为：从原核生物到真核生物，从无性生殖到有性生殖，由简单到复杂，由水生到陆生，由低等到高等。,地球上最早出现的生物是：厌氧单细胞生物,（三）生物进化理论的不断发展,生物进化是如此复杂的，现有的进化理论所不能解释的问题比已经解释的问题还要多，因此现代生物进化理论是